曾被某杂志评论为“硅谷最重要公司”的 Transmeta,靠着 Crusoe 处理器的独领风骚,与媒体炒作的推波助澜(一直赔钱这件事很少媒体报导),从 2000 年到 2003 年初看来风光,也争取到不少掏钱买单的系统客户,但前途早已蒙上一层不祥的阴影,因英特尔和 AMD 在 Crusoe 的开发期间,一直没有闲着,更积极关注低功耗处理器的发展。
两只大恐龙打成一团,最倒楣的就是躲在一旁看戏想偷蛋的。21 世纪初期的一连串阴错阳差,让企图远离 x86 双雄激战区、默默开拓低功耗利基市场、低调爽吃占个人电脑 17% 比重的笔电市场、过着“岁月静好”安稳日子的 Transmeta,不幸被大恐龙的尾巴扫到,从此一蹶不振。
计划永远赶不上变化
21 世纪初期几个重大的“历史节点”,让 x86 处理器市场的态势出现剧烈变化,接连不断的波澜,吹乱这一票技术天才的完美计划,注定 Transmeta 只能黯然退出市场的命运。各位只要了解这段曲折的轨迹,就不难理解“计划永远赶不上变化”是何等微言大义。
现在想像自己坐上时光机,钻入时空回廊,回顾那些对某些有点资历的“老人”来说,依旧历历在目的往事。
1999 年 10 月 5 日:AMD 发表 x86-64 指令集初版规格给开发者社群。
2000 年 1 月 19 日:沉寂 5 年的 Transmeta,在加州萨拉托加蒙塔尔沃艺术中心,终于石破天惊的曝光 Crusoe TM5400 与 TM3400 处理器。
2000 年 3 月 6 日:AMD K7 抢在英特尔 Pentium III 两天前,率先抵达 1GHz 时脉。
2000 年 8 月 10 日:AMD 正式确认并公开 x86-64 完整技术规格。
2000 年 10 月 7 日:Transmeta 追加时脉不变、第二阶快取内存容量加倍的 Crusoe TM5600。
2000 年 11 月 6 日:Transmeta 上演 IPO 大戏,惊人的表现,直到 2004 年 Google 才被超越。
2001 年 6 月某天:延期超过两年的英特尔正统 64 位元处理器 Itanium“Merced”(因代号相近 Mercedes Benz,在 BBS 昵称为英特尔的 64 位元高级房车),效能可谓其差无比,先进的 IA-64 原生模式,只比老旧的 x86 架构稍微快一点点,而执行 x86 程式的效能,居然不到同时脉 x86 处理器的八分之一,出师不利,源自泰坦尼克号(Titanic)的“Itanic”一词,从此不胫而走。
2001 年 6 月 25 日:Crusoe TM5800 达成 1GHz 时脉。
2001 年 8 月 13 日:英特尔 Pentium 4 达阵 2GHz 时脉。
2001 年 10 月 15 日:Transmeta 在秋季微处理器论坛表示,将在 2002 年推出整合绘图、音效、南桥 I/O 的系统单芯片 Crusoe TM6000,并将有长度倍增 VLIW 指令包与新版 CMS 指令转译器的新世代 Crusoe,性能可达现行 Crusoe 的 2~3 倍。
2002 年 2 月 26 日:AMD 在英特尔旧金山春季 IDF(Intel Developer Forum)期间,公开展示支援 x86-64 指令集的单核心 K8 核心处理器。
2002 年微软深陷反托拉斯风暴。当时身为 AMD 首席执行官的公司创办人 Jerry Sanders(就是“有晶圆厂才是真男人”的那位老兄)在法庭作证时,揭露与微软首席执行官比尔盖兹的电话对谈内容,,坦承微软私下告知 AMD,他们不打算同时开发 2 套不同 64 位元 x86 指令集的产品,“如果微软选了英特尔 Yamhill(英特尔自己的 64 位元 x86 指令集),AMD x86-64 就出局”,以上对话还曾由微软公布在官网。AMD 希望以推出 Windows CE 对应处理器(Geode 系列)等条件,说服微软不要选择英特尔 Yamhill 方案,冀望借此让 AMD 的 x86 处理器市占率,从 20% 跃升至 50%,与英特尔平起平坐。
2002 年 4 月 24 日:微软宣布将推出 AMD x86-64 版的 Windows 操作系统。
2002 年 7 月 18 日:因应持续扩大的亏损,Transmeta 首次裁员,解雇相当于全社 40% 的 200 名员工,并宣布终止系统单芯片 Crusoe TM6000 开发。这件事也让外界逐渐注意到“硅谷最重要公司”长期没有发大财,还反而亏大钱的事实。
2002 年 11 月 14 日:英特尔 Pentium 4 跃过 3GHz 时脉。
2002 年 11 月 18 日:微软首次展示 AMD x86-64 版 Windows 操作系统。
2003 年 3 月 12 日:英特尔发表 Centrino 行动运算平台,与专为笔电最佳化的 Pentium M 处理器“Banias”,也一并发表一代名机 Sony VAIO PCG-U101 专用的 600MHz Celeron M,标准设计功耗约 4~6W。
2003 年 3 月 26 日:以分析处理器晶粒照片、挖掘蛛丝马迹而著称的 Chip Architect 网站,研究英特尔在旧金山春季 IDF 公布的 90 奈米制程 Pentium“Prescott”,发觉里面塞了 2 倍于前代核心的整数逻辑运算单元(ALU),判定英特尔已偷偷准备好 64 位元 x86 指令集,但不确定是 AMD x86-64 还是英特尔自己的 Yamhill,唯一可确定的是 Prescott 多出了 SSE3 指令集。
2003 年 4 月 22 日:AMD Opteron DP 登场(时脉 1.8GHz),第一个 64 位元 x86 服务器处理器,替 AMD 敲开高获利服务器市场的天堂大门,也是英特尔蒙受惨重灾难的开端。
2003 年 9 月 23 日:AMD Athlon 64 / FX 系列上市,首款商业化的 64 位元桌上型 x86 处理器,也同步推出较低功耗的 Mobile Athlon 64。
2003 年 10 月 14 日:Transmeta 发表第二代产品 Efficeon TM8300 与 TM8600 处理器,一并透露后面会有较小封装的 TM8620,与 90 奈米制程的第二代 Efficeon。
2004 年 2 月 2 日:万众注目、延宕已久的 Prescott(发音应为 Press Cott)千呼万唤始出来,却引爆了高时脉 x86 处理器功耗失控的话题,Prescott 亦戏称为“喷火龙”。
2004 年 2 月 18 日:旧金山春季 IDF,英特尔首席执行官 Craig Barrett 口中“旧金山最大的秘密”终于揭晓:和 AMD x86-64 大同小异、心不甘情不愿的“IA-32 延伸”(IA-32e),后来正名为 EM64T(Extended Memory 64 Technology),还是溢出满满的不甘愿。总之,英特尔不愿承认他们有 IA-64 以外的 64 位元指令集和 Itanium 以外的 64 位元处理器。
顺便一提,那次 AMD 还在 IDF 会场莫斯康会议中心(Moscone Center)周围摆摊,免费发放正面印着大大 AMD64、背面整排 x86-64 发展史的黑色T恤,笔者不但常穿,至今仍挂在衣柜,当作珍贵的纪念品。
2004 年 5 月 7 日:英特尔腰斩芯片面积和耗电量彻底失控的 Prescott 后继者 Tejas,原本负责 Tejas 的德州奥斯汀团队,转而开发代号 Bonnell 的 Atom 核心。超小型 x86 处理器核心也不再是 Transmeta 的专利了。
2004 年 5 月 10 日:90 奈米制程的 Pentium M 755 抵达 2GHz 时脉。
2004 年 6 月 1 日:Transmeta 发表封装更小、时脉更低的 Efficeon TM8620,为了适合打造面积几乎等同于 PCMCIA 卡的超小型电脑。
2004 年 6 月 28 日:对应 EM64T 的 Xeon DP“Nocona”,象征英特尔总算硬著头皮,踏出放弃 Itanium 处理器和 IA-64 指令集的第一步。
过没多久,英特尔以色列海法(Haifa)研发部门变得更忙碌了,他们将肩负起手上正在跑的 Merom 旧案,基因改造成英特尔 x86 救世主的重责大任,而位于俄勒冈州希尔斯伯勒(Hillsboro)的团队,则将“砍掉重练,重新开案”原始规格上看 10GHz 时脉的 Nehalem。
2004 年 8 月 31 日:AMD 在英特尔秋季 IDF 期间,在旧金山联合广场旁的圣方济威斯汀酒店顶楼(1 楼有“维多利亚的秘密”还挂着多国国旗的那栋),用私下偷偷预约的方式,租用加长型礼车,秘密载送受邀参加 IDF 的媒体与分析师,参观原生双核心 K8 的样品展示。
英特尔公关部门和招待媒体的公关公司,当然不愿意让 AMD 得逞,结果双方公关部门在 IDF 活动会场周围,上演长达 3 天的谍对谍戏码,笔者有幸躬逢其盛,还差点被英特尔的人堵到而功败垂成。听说那台加长型礼车里的某瓶香槟还不翼而飞,现身台湾某位媒体工作者旅馆房间的桌上,在当时的 IDF 媒体工作室“蔚为佳话”,这也勉强算是时代的眼泪吧。
2004 年 9 月 10 日:Transmeta 发表富士通(Fujitsu)90 奈米制程制造、搭载 LongRun2 电源管理技术与 AMD HyperTransport 系统总线的第二代 Efficeon 处理器(TM8500、TM8800、小型封装的 TM8820),与第三、第四代产品的计划。但当时产品最高时脉仅 1.6GHz。
2005年 1 月 5 日:微软宣布取消 Itanium 版本的 Windows XP,断绝了英特尔期望 IA-64 指令集完全取代 x86 的大梦。
2004 年 10 月 5 日:Transmeta 在秋季微处理器论坛公开产品计划,采取类似英特尔的“钟摆”(Tick Tock)节奏,在现行制程引进新架构,接着在新架构导入新制程,减少产品研发的风险。Transmeta 也谈论到新增“64 位元指令集”、“硬件虚拟化”、“系统单芯片版本”等“未来大计”。
此外,第二代 Efficeon 从那时才有 2GHz 版本。
2005 年 1 月 24 日:成立十年的 Transmeta,宣布“由芯片产品公司”转型为“知识产权公司”,变相撤出 x86 处理器市场。
2005 年 2 月:业界谣传 AMD 将购并 Transmeta。
2005 年 3 月 10 日:AMD 的“64 位元笔电处理器”Turion 64 开始抢攻这块“英特尔市占率 86%,AMD 不到 9%”的市场,好像没人记得 Transmeta 那时有几 % 了。2005 年底的台湾资讯月电脑展,就有 8 家参展厂商推出 Turion 64 笔电。
2005 年 3 月某日:Transmeta 裁员 68 人,仅存 208 人,主要工作是将 LongRun2 电源管理技术授权 Sony 的技术支援。
2005 年 4 月 21 日:AMD 双核心 Opteron 上市,时脉 2.2GHz。
2005 年 4 月 25 日:微软释出 x64 版本 Windows XP,笔者因工作之便,从微软领到一套,还使用很长一段时间,跳过 Windows Vista,到 Windows 7 才升级。
2005 年 8 月 20 日:Transmeta 宣布第一个“有获利的季”。
2005 年 8 月 23 日:旧金山秋季 IDF,英特尔公开以行动式处理器为中心的产品时程表,原先为下一代 90 奈米制程 Pentium M 的“Merom”,摇身一变,吃了威而钢,统一英特尔 x86 处理器微架构(“控肉”拯救英特尔并不是精准的说法)。这举动明确宣示:以后英特尔在低功耗处理器的战场,不再是省油的灯。
2005 年 11 月 13 日:Pentium 4 662/672 成为英特尔史上首次提供 VT-x 虚拟化功能(Vanderpool)的处理器。
2006 年 5 月 23 日:版本 F 的 K8 核心处理器,也支援 AMD-V 虚拟化技术(Pacifica)。
2006 年 6 月 26~27 日:Merom 核心的 Xeon DC“Woodcrest”和 Core 2“Conroe(控肉)”点燃了英特尔对 AMD 的反击狼烟。
2006 年 11 月 8 日:刺激 64 位元需求的 Windows Vista(代号“Longhorn”)上市,距离 Windows XP 已相隔 5 年。
(在这里先划一条看不见的分隔线)
难逃被英特尔、AMD 压垮的下场
好了,走过上面长长一段黑历史,想必各位直截了当看清 Transmeta 逐步走向灭亡的主因:产品还掌握短暂优势时,莫名其妙赚不到钱,然后市场门槛被英特尔、AMD 的大乱斗急速堆高,高时脉、64 位元(微软还很乐意配合演出,在 20 世纪末期,谁会想到才过没几年,64 位元就变成重大行销诉求?)、SSE3、多核心(英特尔和 AMD 在 20 世纪末也曾坚定信仰高时脉优先的路线)、虚拟化……诸如此类,加上越来越快的产品推出节奏,研发资源极度有限的 Transmeta,就这样被活活压垮了。
讽刺的是,“软件实做 x86 相容性手段”本来还有“易于升级修正产品,快速反应市场需求”这张王牌,Transmeta 未受其利,反受其害,假若继续死撑下去,我们很可能会瞻仰到连英特尔 Atom 的同时脉效能凌驾 Efficeon 的世界奇观。
只能说,2000 年 11 月的 IPO 前,外界对 Transmeta 前景的担忧,统统成为现实。
另外,锁定低阶产品的低价策略,本身也是一把双面刃,让 Transmeta 难以得到掠取丰厚利润的机会。反观 AMD,仰赖 Opteron 攻入服务器市场的高获利,才有兼顾笔电市场的余力,而英特尔更将 Xeon 产品线视为整间公司最重要的“现金母牛”。
简而言之,Transmeta 依然重犯了当年 20 世纪末众多 x86 处理器小厂(Cyrix、NexGen、Centaur、Rise)的错误,天真以为吃下一小块利基市场,就可以活得肥滋滋,一旦英特尔、AMD 两只大恐龙开始互殴,就只能被尾巴扫出 x86 的丛林。总不能期待这些美国小公司能像俄国人的 Elbrus,基于国家安全的理由,得到-的资源挹注吧。
从 Crusoe 到 Efficeon:出力加倍的引擎
Transmeta 自己抽腿不玩,并不代表 Crusoe 后继的 Efficeon 处理器就毫无看头,最起码,隐喻“效率”(Efficiency)并向英特尔 Xeon 和 AMD Opteron“致敬”的命名,怎么看都比鲁滨逊漂流记的倒楣主角 Robinson Crusoe 幸运多了。
1990 年代中期,AMD 和 Cyrix 唯二对英特尔造成实质威胁的 x86 处理器厂商,有志一同的宣称“追求架构性的效率,优先设法提升每个时脉周期的工作量,不会盲目提升时脉”。
同样的精神亦反映在从 Crusoe 到 Efficeon 的演进,且还比 Cyrix 6x86MX“M2”更接近前代产品 6×86“M1”2 倍效能的目标,因为真的把内部 VLIW 指令包长度和快取内存容量变成 2 倍了。
Crusoe 的“分子”指令包原本 4 个“原子”,在 Efficeon 倍增到 8 个。
内部也配置更庞大的执行单元,几乎是 Crusoe 的 3 倍数量。同为 VLIW 处理器的 Efficeon,是否将重蹈英特尔 Itanium“闲置大量执行单元”的覆辙,留待下论。
执行指令数量加倍,Transmeta 势必强化为技术核心的代码变形软件(CMS,Code Morphing Software),最佳化阶段从 Crusoe 的两阶(2-Gear)改进为四阶(4-Gear),加入指令流程树状结构分析,以便让“最经常被执行的运算拥有最好的效能”。
值得注意的是,日后英特尔也提过相似的招数,但靠着硬件实做。英特尔在 2004 年 6 月在国际电机电子工程师学会(IEEE)发表论文(Power Awareness through Selective Dynamically Optimized Traces)的“PARROT”(Power-aware ARchitecture Running Optimized Traces),以“10% 的程式码占走 90% 的执行率”为思考前提,企图优化处理器内部的微指令排序及数量,以兼顾效能与省电。
Transmeta 在 2006 年 10 月 11 日,控告英特尔侵犯十项专利,是否和其有关,我们不得而知,但可以肯定,截至目前,英特尔并未将此技术应用到实际产品。
第一阶指令快取与第二阶快取,容量倍增,也“疑似”将 VLIW 指令包整个打散,丢到容纳 48 个指令的缓冲区(等于 6 个指令包),塞好塞满执行单元,避免纯软件指令排程 VLIW 处理器,容易碰到的“执行单元闲闲没事做”。
可参考笔者这篇文章中的“结束‘泛用 VLIW”的 Itanium 9500“Poulson’”段落。
指令管线深度亦有调整,从 Crusoe 的“简单 6 阶管线”,扩张到 6 阶整数、8 阶浮点、6 阶内存存取,提高时脉延展性。
系统架构层面比处理器核心还更有意思。Efficeon 整合了 AGP 4x,支援 DDR400 内存,并从 AMD 引进 HyperTransport 总线,替换理论带宽只有“1/12”的 PCI,更蕴含了相容 AMD HT 界面南桥的潜力。
富士通(Fujitsu)90nm 制程的第二代 Efficeon,扩增 LongRun2 电源管理技术。为此,不得不谈谈英特尔在 90 奈米制程“喷火龙”遭遇的漏电流(Leakage)麻烦。
简而言之,降低启动晶体管的最低导通电压(Vt,Threshold Voltage,或称临界电压或阀值电压),固然可让晶体管切换更快,利于拉高时脉,但会带来更多的漏电流。反之,拉高最低导通电压,减少漏电流,却会压低时脉。LongRun2 可借由动态监控调整 Vt,压制漏电流。
低功耗之外,亦须缩减芯片封装以迎合迷你系统的严苛空间限制。但相信各位会注意到:第二代 Efficeon,只要时脉一超过 1.6GHz,耗电量马上激增,相较于 90 奈米制程的英特尔 Pentium M“Dothan”,占不到任何便宜。
时脉 1.6GHz 的 TM8800,效能差不多等于时脉 1.6GHz 的单核心英特尔 Atom(2008 年,45nm 制程),耗电量也相去无几。但提前 4 年做到这件事,价值有多少,见仁见智。
Efficeon 在封装面积这点的确可屌打英特尔,但把电脑做得很小很便宜是一回事,使用者体验能否满足客户,那又是另一回事。
既然具备了 HyperTransport,沿用 HT 相容芯片组是再自然也不过的方向,Efficeon 可搭配 nVidia 整合 GeForce4 420 Go 绘图核心的 nForce3 Go 南桥芯片组,将处理器加上芯片组的总体封装面积,缩小到英特尔 Centrino 的四分之一。
乍看之下,Efficeon 非常厉害,但真正把这么小的低功耗处理器焊上电路板的产品,又会有多少台呢?
客户数量今非昔比
受迫于英特尔扑天盖地的 Centrino 行销攻势,最后能够不离不弃 Transmeta 的旧有客户,简直寥寥可数。
Sharp 的 Actius MM20 轻薄型笔电,重量仅 990 公克。
HP 的刀锋型个人电脑 bc1000,42U 机架最多塞入 280 颗 Efficeon。
采用第二代 Efficeon 的 Sharp PC-MP70G 笔电,可同时内建硬盘及第二项周边(如光驱)的 2-Spindle 设计,重量仅 1.26 公斤,还拉了 Sony T 系列当作打沙包对照组,但只轻了 0.2 磅,产品差异性,没像过去那么明显了。
整合 Efficeon TM8820、512MB DDR SDRAM、ULI M1563S 南桥、ATI M6D 绘图芯片(封装绘图内存)的超迷你电脑,Transmeta 寄望透过“英特尔和 AMD 绝对实现不到的难事”找出一条生路。但各位可问问自己:在 2004 年,我需要这样的产品吗?
工作站内挤入 96 颗 Efficeon TM8800,在时脉 1.5GHz 耗电量 7W 时,换算 SPEC CPU 输出率的测试效能,可变出夸张到极点的“效能/功耗比”。
问题来了,为何 Transmeta 紧紧抓着“7W”不放?
道理很简单,Transmeta 将竞赛条件锁定在“甜蜜点”7W,对他们是最有利的状况,再往上就渐渐吃亏了。
对付英特尔 Centrino 也是锁死在 7W,但 Transmeta 这前提,实在太过一厢情愿,谁规定系统厂客户和终端消费者非得吃你这套不可?更何况,即使在这对 Transmeta 最舒适的组态,Efficeon 也顶多跟 Pentium M 打成平手。这只会让你的产品看起来比较差,不会比较好。
到了“结算”那天,我们见识到一张惨不忍睹的产品清单,相对于气势磅礡的 Crusoe,寥寥可数的 Efficeon 让人不禁有一股今非昔比之慨。
不存在的未来 Efficeon 究竟长什么样子
尽管“还没开始就结束了”,我们倒是可以瞧瞧停留在简报的第三、第四、第五、甚至连名词都不存在的第六世代的 Efficeon,根据已知情报,会是何等样貌,又会面临英特尔、AMD 哪些对手。
就算再如何的后知后觉,或多或少都该意识到:Transmeta 从未在任何场合,提及“双核心”和“多核心”这档事,光凭这点,就足以保证 Transmeta 绝无可能长期对抗英特尔和 AMD。
背后的原因恐怕不外乎 Transmeta 无力设计多处理器、多核心架构所需的快取资料一致性协定、多层化快取内存、与高延展性系统总线(一般来说,没经历过服务器市场的血战,很难累积这样的能耐),再多的“软件天才”,也越不过这高耸入云的巨墙。
行动式运算的世界并不是只有低功耗处理器即可功德圆满
很多人往往一提到行动式运算的耗电来源,第一时间仅限于处理器和系统芯片组,但屏幕面板、内存、硬盘机、和林林总总的零组件,也都是不可忽略的吃电怪物,并不是看到处理器芯片组很省电,就一切功德圆满。
行动运算平台涉及的相关技术,不限于半导体制程和芯片封装,这些年来,从机构设计、机壳材质、散热手段、电路板、被动元件、一路到电池,也都在持续稳定的进步,多多少少抵销了 Transmeta 一度握有的压倒性(或著说“不对称”)优势。讲更残酷一点:并不是少了你这间 Transmeta,就做不出来“市场需要的产品”。
贫弱的效能,让以 Transmeta 处理器做为心脏的产品,售价高不起来,更是压死“技术天才公司”那根看不见的稻草。
历史假如能有“如果”
虽然 Transmeta 在 2007 年得到来自 AMD 的 750 万美元投资(AMD 计划在低功耗产品使用 Transmeta 的专利技术),从控告英特尔侵权获得 2.3 亿美元和解金,在 2008 年也从 nVidia 收取 2,500 万美元的 LongRun2 技术授权费,但在 2008 年 11 月 19 日,新创视讯处理器开发商 Novafora 宣布以 2.556 亿美元现金收购 Transmeta。
2009 年 7 月下旬,Novafora 由于财务问题和管理不善而宣告破产,意谓“软件天才颠覆处理器市场”的野心与传奇,就此终结。
Transmeta 的指令转译技术并非走投无路,曾经也有谣言指出,毕竟 Transmeta 内,包含以前 IBM 的 PowerPC 615 工程团队,有可能“再接再厉”研发 PowerPC 与 x86 混合架构处理器,但此事从未成真。
把 CMS 移植到 PowerPC 处理器,再执行 x86 程式码,变出效能可和顶级 x86 处理器一较长短的产品,也看似另一条出路,不过苹果在 2005 年背弃 IBM,投靠 Intel,也中断了“超高效能”PowerPC 处理器的发展。
但很有趣的是,Transmeta 停止运作后,网站仍保留至今,还留下让人摸不着头绪的一段话:
这里不存在网页。(看起来很熟悉)
但它将会回来。
假以时日,也许这票技术天才,将会在某个历史关键时刻,卷土重来?就让我们拭目以待,不过应该不可能发生就是了。
(首图来源:Unsplash)